Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 103 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

102
Распространение света в световоде
Классическим считается двухслойный ступенчатый световод – цилиндриче-
ское волокно, состоящее из сердцевины с показателем преломления n
С
и обо-
лочки с несколько меньшим показателем преломления n
0
. Оптическое излуче-
ние вводится в световод через торцевую поверхность из внешней среды с пока-
зателем преломления n (для воздуха n = 1). Рассмотрим распространение свето-
вых лучей, падающих на торец световода под разными углами к нормали φ
(рис. 59.).
Рис. 59. Распространение световых лучей в световоде.
Часть световой энергии отражается от торцевой поверхности, преломленные
лучи распространяются в сердцевине. Лучи, падающие на торец под малыми
углами φ≥φ
а
приходят на границу раздела сердцевина-оболочка под большими
углами к нормали ψ<ψ
кр
и испытывают полное внутреннее отражение. Они
многократно отражаются от границы раздела, каналируются в сердцевине и об-
разуют волноводные (каналируемые, направленные) моды – 0,1,1’,…. Лучи,
входящие в световод под большими углами φ>φ
а , преломляются на границе
сердцевина-оболочка, выходят в оболочку и образуют вытекающие или оболо-
чечные моды, достаточно быстро затухающие. Лучи, входящие в торец под ещё
большими углами выходят и из оболочки – излучаемые (радиационные) моды.
Критический угол падения луча на границу раздела сердцевины и оболочки
ψ
кр
, больше которого происходит полное внутреннее отражение, зависит от со-
отношения показателей преломления материалов n
C
и n
0
: ψ
кр
= arc sin (n
0
/n
C
).
Различие между значениями показателей преломления сердцевины и обо-
лочки обычно очень мало – n
C
– n
0
= ∆n = 10
-2
-10
-4
.
Таким образом, удержание излучения внутри оптически более плотной цен-
тральной части световода, обеспечивается лишь для той части лучей, которые
падают на торец под углом, меньшим некоторого критического значения φ
а,
связанного со значением угла ψ
кр
. По волокну распространяется излучение, за-

Страницы